Compression de bloc

À compter de Windows 8.1, Direct2D prend en charge plusieurs formats de pixel compressés en bloc. De plus, Windows 8.1 contient un nouveau codec DDS (Windows Imaging Component) pour permettre le chargement et le stockage d’images compressées de bloc au format de fichier DDS. La compression de bloc est une technique permettant de réduire la quantité de mémoire graphique consommée par le contenu bitmap. En utilisant la compression de bloc, votre application peut réduire la consommation de mémoire et les temps de chargement pour les mêmes images de résolution. Ou bien, votre application peut utiliser plus ou plus d’images de résolution tout en consommant encore la même empreinte mémoire GPU.

La compression de bloc a été utilisée par les applications Direct3D depuis longtemps, et avec Windows 8.1 est également disponible pour les développeurs d’applications standard et Direct2D.

Cette rubrique explique comment la compression de bloc fonctionne et comment l’utiliser dans WIC et Direct2D.

À propos de la compression de bloc

Block Compression (BC) fait référence à une classe de techniques de compression pour réduire les tailles de texture. Direct3D 11 prend en charge jusqu’à 7 formats BC différents en fonction du niveau de fonctionnalité. Dans Windows 8.1 Direct2D, la prise en charge des formats BC1, BC2 et BC3 sont disponibles dans tous les niveaux de fonctionnalités.

Fonctionnement de la compression de bloc

Les formats compressés de bloc utilisent toutes la même technique de base pour réduire l’espace consommé par les données de couleur. Cette section récapitule l’algorithme le plus simple, BC1. Pour obtenir une explication plus détaillée, consultez de compression de bloc .

Tout d’abord, l’image est divisée en blocs de 4 à 4 pixels. Chaque bloc est compressé séparément.

Cet exemple d’image montre un bloc de 4 x 4 pixels dans une image.

Ensuite, dans un bloc de 4 à 4, deux couleurs « référence » sont sélectionnées et sont encodées sous forme de deux valeurs de 16 bits (5 bits rouges, 6 bits vert, 5 bits bleu). Le choix de ces couleurs affecte considérablement la qualité de l’image et n’est pas significatif. Deux couleurs intermédiaires sont calculées en interpolant linéairement les deux couleurs de référence dans l’espace de couleurs RVB. Cela produit un total de 4 couleurs possibles différentes ; chaque couleur est affectée à une valeur d’index de deux bits. Toutefois, notez que seules les deux couleurs de point de terminaison doivent être stockées à mesure que l’interpolation est fixe.

Dans cette figure, les couleurs 0 et 3 sont sélectionnées en tant que couleurs de « référence » pour le bloc, tandis que les couleurs 1 et 2 sont calculées à l’aide d’interpolation linéaire.

Enfin, chaque pixel du bloc est mappé à l’une des quatre couleurs précédemment calculées, et chaque pixel est encodé à l’aide de la valeur d’index de deux bits.

La quantité totale de données utilisées pour représenter ces 16 pixels est la suivante :

16 bits [to define a reference color] * 2 + 2 bits * 16 [number of pixels] = 64 bits

Cela entraîne une densité moyenne de 4 bits par pixel. Pour comparaison, le format de pixel DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM courant consomme 32 bits par pixel.

Ce diagramme montre que chaque pixel est encodé en tant qu’index 2 bits. Le bloc entier est encodé en 64 bits.

Il existe des variantes pour prendre en charge les données alpha et divers nombres de canaux de couleur. BC6H et BC7 utilisent des algorithmes considérablement différents afin de prendre en charge le contenu hdr (High Dynamic Range) et d’augmenter la qualité de l’image, respectivement.

Format de fichier DirectDraw Surface (DDS)

Les données compressées de bloc sont généralement stockées dans fichiers directDraw Surface (DDS). Vous connaissez peut-être les fichiers DDS si vous êtes développeur Direct3D. Notez que Direct2D prend uniquement en charge certaines fonctionnalités DDS ; Pour plus d’informations, consultez configuration requise DDS.

Avantages de la compression de bloc

Les formats compressés de bloc diffèrent des formats courants de compression d’image du secteur, tels que JPEG dans ce format BC, sont pris en charge en mode natif par les GPU modernes. Cela signifie que vous pouvez charger directement une image compressée de bloc sur le GPU sans décodage ni décompression. Les formats BC consomment de 4 à 8 bits par pixel en moyenne ; par rapport à une image bitmap BGRA 32 bits non compressée par pixel, cela entraîne des économies de mémoire de 75% à 87,5%. En outre, étant donné qu’il n’existe aucune étape de décodage, le temps de chargement d’une image BC est considérablement réduit par rapport aux formats tels que JPEG.

Quand utiliser la compression de bloc

Vous devez envisager d’utiliser des images compressées de bloc dans votre application au lieu d’autres formats tels que JPEG si vous souhaitez réduire la consommation de mémoire des bitmaps ou réduire les temps de décodage et de chargement.

Toutefois, la compression de bloc n’est pas appropriée pour tous les cas et nécessite des compromis. Tout d’abord, les algorithmes de compression de bloc sont perdus. La compression de bloc fonctionne bien avec le contenu photographique naturel, mais peut introduire des artefacts visuels indésirables dans des images avec des limites nettes et à contraste élevé, telles que des captures d’écran générées par ordinateur. Vous devez vous assurer que vos ressources d’image compressées de bloc ont une qualité d’image acceptable avant de les utiliser.

Deuxièmement, les fichiers DDS compressés par bloc consomment généralement plus d’espace sur le disque que les images JPEG comparables. Cela augmente à son tour la taille du package de votre application et les besoins en bande passante réseau.

Utilisation de la compression de bloc

Cette section explique comment générer et utiliser des ressources compressées par bloc dans une application Direct2D.

Aperçu

Les fichiers DDS compressés par bloc sont un format optimisé pour le runtime, ce qui signifie qu’ils sont spécifiquement optimisés pour de bonnes performances au moment de l’exécution de l’application. Nous vous recommandons de continuer à utiliser votre pipeline de création et de modification de ressources existants, et de ne convertir en format compressé en bloc que lorsque vous les importez dans votre projet d’application ou au moment de la génération.

Exigences DDS

Le format de fichier DDS a été conçu pour prendre en charge un large éventail de fonctionnalités utilisées dans Direct3D. Direct2D utilise uniquement un sous-ensemble de ces fonctionnalités. Par conséquent, lorsque vous créez des images DDS à utiliser avec Direct2D, vous devez garder à l’esprit les restrictions suivantes :

• Seules les valeurs de DXGI_FORMAT suivantes sont autorisées :
  • DXGI_FORMAT_BC1_UNORM
  • DXGI_FORMAT_BC2_UNORM
  • DXGI_FORMAT_BC3_UNORM
• Les données alpha prémultipliées doivent être utilisées. Cela inclut les fichiers DDS hérités utilisant des formats qui définissent explicitement l’alpha prémultiplié (DXT1, DXT2, DXT4), ainsi que les fichiers DDS qui utilisent la structure DDS_HEADER_DX10 avec les valeurs de DDS_ALPHA_MODE_OPAQUE et de DDS_ALPHA_MODE_PREMULTIPLIED.
• Les dimensions X et Y doivent être multiples de 4 pixels.
• Les textures de volume, les cubemaps, les mipmaps ou les tableaux de textures ne sont pas autorisés. Vous ne devez utiliser que des images sources d’images uniques.

Génération de ressources compressées de bloc

Il existe un large éventail d’outils de création DDS disponibles pour créer ou convertir des fichiers DDS compressés par bloc. Notez que tous les outils ne prennent pas en charge les exigences relatives à l’utilisation de fichiers DDS avec Direct2D, comme indiqué dans la section précédente.

À compter de Visual Studio 2013, vous pouvez convertir des ressources visuelles existantes telles que JPEG et PNG au format compressé de bloc DDS correct dans le cadre automatique de votre processus de génération. Cette opération s’effectue à l’aide de l’étape de génération personnalisée de la tâche de contenu d’image.

Pour plus d’informations sur la configuration de ce paramètre pour votre projet, consultez : Guide pratique pour exporter une texture à utiliser avec Direct2D ou Javascipt Apps.

API Direct2D

Direct2D est mis à jour dans Windows 8.1 pour prendre en charge les formats de pixels suivants :

• DXGI_FORMAT_BC1_UNORM
• DXGI_FORMAT_BC2_UNORM
• DXGI_FORMAT_BC3_UNORM

Pour les formats précédents, vous devez utiliser l’alpha prémultiplié. En outre, ces formats sont valides uniquement pour une utilisation en tant que source, et non comme cible. Par exemple, cela signifie que vous pouvez créer une bitmap Direct2D à l’aide de BC1, mais pas un contexte d’appareil.

Les méthodes suivantes sont mises à jour dans Windows 8.1 pour prendre en charge les formats BC :

• ID2D1DeviceContext ::IsDxgiFormatSupported
• ID2D1DeviceContext ::CreateBitmap
• ID2D1DeviceContext ::CreateBitmapFromDxgiSurface
• ID2D1RenderTarget ::CreateSharedBitmap
• ID2D1RenderTarget ::CreateBitmapFromWicBitmap
• ID2D1Bitmap ::CopyFromMemory
• ID2D1Bitmap ::CopyFromBitmap
• ID2D1Bitmap1 ::GetSurface

Notez que CreateBitmapFromWicBitmap prend IWICBitmapSource en tant qu’interface ; Toutefois, dans Windows 8.1 WIC, wic ne prend pas en charge l’obtention de données compressées de bloc à partir de IWICBitmapSource, et il n’existe aucun format de pixel WIC correspondant à DXGI_FORMAT_BC1_UNORM, etc. Au lieu de cela, CreateBitmapFromWicBitmap détermine si le IWICBitmapSource est un DDS valide IWICBitmapFrameDecode et charge directement les données compressées de bloc. Vous pouvez spécifier explicitement le format de pixel dans le struct D2D1_BITMAP_PROPERTIES1, ou autoriser Direct2D à déterminer automatiquement le format approprié.

API du composant d’acquisition d’images Windows

Le composant d’imagerie Windows (WIC) ajoute un nouveau codec DDS dans Windows 8.1. En outre, elle ajoute de nouvelles interfaces qui prennent en charge l’accès aux données spécifiques à DDS, notamment les données de pixel compressées par bloc :

• IWICDdsDecoder
• IWICDdsEncoder
• IWICDdsFrameDecode

Bloquer les formats de pixels WIC compressés

Il n’existe aucun nouveau format de pixel compressé de bloc WIC dans Windows 8.1. Au lieu de cela, si vous obtenez un IWICBitmapFrameDecode à partir du décodeur DDS et appelez CopyPixels, vous recevrez des pixels non compressés standard tels que WICPixelFormat32bppPBGRA. Vous pouvez utiliser IWICDdsFrameDecode ::CopyBlocks pour obtenir les données compressées de bloc brut sous la forme d’une mémoire tampon à partir d’un fichier DDS.

Accès DDS multi frame

Le format de fichier DDS permet de stocker plusieurs images associées dans un seul fichier. Par exemple, un fichier DDS peut contenir un cubemap, une texture de volume ou un tableau de textures, qui peut tous être mipmapped. Dans Direct3D, ces plusieurs images sont exposées sous forme de sous-ressources. Dans WIC, plusieurs images sont exposées sous forme de trames (IWICBitmapFrameDecode et IWICBitmapFrameEncode).

WIC prend uniquement en charge la notion d’un tableau unidimensionnel de trames, tandis que DDS prend en charge trois dimensions indépendantes (bien que seules deux peuvent être utilisées dans un seul fichier). WIC fournit des méthodes pratiques pour faciliter le mappage entre une sous-ressource DDS et une trame WIC. Pour le décodage, IWICDdsDecoder ::GetFrame vous permet de spécifier l’index de tableau, le niveau mip et l’index de tranche de la sous-source et retourne le cadre WIC approprié.

Pour l’encodage, IWICDdsEncoder ::CreateNewFrame calcule l’index de tableau obtenu, le niveau mip et l’index de tranche lorsque vous créez une trame. Vous devez d’abord avoir appelé IWICDdsEncoder ::SetParameters pour définir les paramètres de fichier spécifiques à DDS.

Rubriques connexes

Comment : exporter une texture à utiliser avec Direct2D ou Javascipt Apps

Informations de référence pour les DDS

bloquer la compression